Panel de interruptores DIY Flight Sim: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Después de pasar muchos años en la comunidad de simuladores de vuelo y de involucrarme en aviones cada vez más complicados, me encontré anhelando la capacidad de mantener mis manos en interruptores físicos en lugar de intentar volar con mi mano derecha mientras usaba el mouse en mi mano no dominante. mano izquierda para hacer clic en pequeños interruptores alrededor de la cabina con poca antelación. No tengo el dinero ni el tiempo para una configuración de cabina completa, e incluso si lo tuviera, no voy a construir uno por cada avión que vuelo (hay muchos). Además, casi nunca utilizo muchos de los interruptores en la cabina, y aún menos son aquellos a los que tengo que acceder con poca antelación. Sin embargo, me quedé sin botones e interruptores en mi HOTAS. ¿Entonces lo que hay que hacer?

Fue entonces cuando mi cerebro recuperó un recuerdo de hace un tiempo cuando estaba navegando por el hardware del simulador de vuelo solo por diversión (mi versión antisocial y nerd de mirar escaparates en el centro comercial). Había visto un panel de interruptores de Saitek, etiquetado con funciones de estilo de aviación general: luces externas, controles de magneto, tren de aterrizaje, calefacción de pitot, etc. Estaba, por supuesto, fuera de mi rango de precio, y tendría que hacer algo serio volver a etiquetar si lo iba a usar para aviones de combate, que es para lo que realmente necesitaba un panel de interruptores en primer lugar. Sin embargo, la idea se mantuvo y el verano pasado, sin nada mejor que hacer, pensé que construiría la mía propia.

Suministros:

Materiales para construir una caja

Controles de elección (utilicé interruptores, pero podría tener botones, perillas giratorias, controles deslizantes o cualquier otra cosa que pueda averiguar cómo conectar).

Algunos buenos interruptores de 2 posiciones (Amazon)

Algunos buenos interruptores de 3 posiciones (Amazon)

Teensy Board (utilicé un 3.2, pero 3.x, 4.xy LC funcionarán con seguridad; no estoy seguro acerca de 2.x. Para obtener más información sobre los tableros Teensy, consulte https://www.pjrc.com / teensy /)

Algún cable eléctrico de calibre 22 (el núcleo sólido es más fácil de trabajar; encontré el mío en Amazon aquí)

Soldadura eléctrica delgada 60/40 (Amazon)

Stripboard (Amazon)

Encabezados de PIN obligatorios (son muy fáciles de encontrar y sus necesidades variarán según lo que tenga y cómo elija proceder, por lo que no he incluido un enlace)

Separadores de PCB (nuevamente, hay una amplia selección disponible y las necesidades de todos serán un poco diferentes, por lo que no he incluido un enlace. Recomiendo encarecidamente obtener los de metal, no de plástico, ya que es mucho menos probable que se pele accidentalmente ellos.)

Paso 1: prototipo

Mi prototipo es francamente un poco embarazoso. Se trataba de una gran cantidad de cables trenzados y desnudos, un código Arduino increíblemente desordenado, un Teensy 3.2 y conexiones eléctricas excepcionalmente poco fiables. También puede haber cartón. A pesar de sus numerosos defectos, proporcionó la prueba de concepto y me permitió probarlo prácticamente gratis, ya que ya tenía todas las piezas por ahí. Resultó ser extremadamente valioso a largo plazo porque descubrí y corrigí muchos problemas con el prototipo y pude refinar mis objetivos para el producto final. También reutilicé casi todo (el cartón era una causa perdida) en la siguiente manifestación, que es lo que estoy usando ahora. Recomiendo encarecidamente crear un prototipo dedicado para tener la oportunidad de probarlo y resolver las sorpresas antes de hacer todo lo posible y crear una versión final.

Paso 2: Determine una lista de funciones que desea / necesita

Idealmente, esto debería incluir cosas a las que necesita acceder con poca antelación pero que no tiene espacio para su HOTAS, como brazo maestro, sistemas de control de vuelo de respaldo, controles de interferencia, controles de contramedidas, etc. Recomiendo sentirse cómodo con un HOTAS antes de construir un panel de interruptores, ya que sus necesidades pueden cambiar según su HOTAS. Durante mi prueba de prototipo, descubrí que también me gustaba tener interruptores asignados a cosas para las que normalmente usaría el teclado, ya que aumentaba notablemente la inmersión. Por lo tanto, agregué cosas como controles del motor (funcionamiento / parada del motor, controles de la capota, marcha, flaps, etc.). En otros aviones, como el 737 o el GA, los usé para cosas como controles de piloto automático, controles de luces externas, sistemas de emergencia, etc. También fue muy útil tenerlos asignados a sistemas antihielo como pitot heat y carb heat ya que esas son cosas que enciendo y apago con frecuencia.

Usé una hoja de cálculo para organizar todas esas listas y alinear interruptores de 2 y 3 posiciones. Probablemente podría salirse con la suya con solo interruptores de 2 posiciones, pero cosas como los controles de interferencia y dispensador en el F / A-18 son más inmersivos y fieles a la forma con un interruptor de 3 posiciones, y en algunos casos, es bastante necesario, como el selector de Waypoint / Markpoint / Mission en la CDU del A-10C. La mayoría de los flaps de las aeronaves también tienen al menos tres posiciones (el A-10C y el F / A-18 son ejemplos), y aquellos que solo tienen 2 posiciones de flaps pueden usar el interruptor de 3 posiciones igualmente bien usando solo 2 de los 3 posiciones. (Sugerencia de compra: vale la pena conocer los nombres técnicos de los interruptores (palanca SPST, palanca SPDT, giratoria, etc.) Los motores de búsqueda generalmente no saben a qué te refieres cuando pides "interruptores de palanca". Un buen lugar para aprender sobre tales las cosas están aquí.)

El truco final aquí es decidir el pedido de los interruptores. Tenga en cuenta dónde estará el panel de interruptores; es posible que desee colocar interruptores a los que necesitará acceder más rápido más cerca de donde estará su mano. En mi caso, vuelo con mi mano derecha en el stick y mi mano izquierda en el acelerador, por lo que el panel de interruptores irá al lado izquierdo de mi escritorio. Dado que mi teclado y mouse están entre mi palanca y el acelerador, el panel irá al lado izquierdo de mi acelerador, por lo que los interruptores de acceso rápido deben estar a la derecha del panel de interruptores, cerca de mi mano.

Si está interesado en la hoja de cálculo que utilicé, está en Hojas de cálculo de Google aquí. (Desafortunadamente, Instructables no me permite cargar una hoja de cálculo por alguna razón).

Paso 3: diseñe la caja

Los interruptores deben estar conectados a algo, y es probable que ese algo esté sobre su escritorio. En mi caso, hice una caja de 29 cm por 12 cm y 6 cm de alto con piezas de madera de 1x4, con un frente de acrílico de 1/4”de espesor. Es un poco excesivo estructuralmente, pero el uso de materiales más grandes facilitó unirlos y permitió más espacio para errores. Al elegir materiales, tenga en cuenta que más pesado suele ser mejor porque significa que puede presionar los interruptores con fuerza y el peso de la caja evitará que se mueva. Si desea utilizar un material conductor, como una hoja de metal, teóricamente no romperá las cosas (no lo he probado; es posible que tenga que aislar eléctricamente los espaciadores de PCB del resto de la placa en un paso futuro). Simplemente diseñe la caja para que pueda montarla y desmontarla a voluntad. ¡Puede que tenga que solucionar el problema!

Coloqué mis interruptores a unos 1,4 cm de distancia, aunque podrías espaciarlos más. Descubrí que 1,4 cm era un espacio cómodo en el que podía sentirme lo suficientemente seguro como para presionar el interruptor correcto y no los de ambos lados. Parece un poco abarrotado, pero no se siente así, especialmente después de un poco de práctica. Sin embargo, no los querría más juntos.

Paso 4: Compre piezas y construya la caja

Este fue el paso más divertido y más arduo para mí. Elegí pintar en aerosol mi caja con un negro brillante en el exterior y un blanco brillante en el interior. Elegí el negro para el exterior porque coincide con el tema negro que tengo con mis cosas de computadora, y el blanco para el interior porque sabía que quería iluminar la caja y tener el interior pintado de blanco significaba que reflejaría cualquier color que eligiera. para iluminarlo. Brillo era solo porque se veía bien (y ayudaría a reflejar la luz alrededor del interior de la caja). Vale la pena recoger un cable de calibre 22, ya que encaja cómodamente en los orificios de la mayoría de los prototipos de PCB. Algunas personas prefieren el cable trenzado porque de esa manera se obtienen conexiones eléctricas ligeramente mejores, pero me resulta una pesadilla trabajar con él, especialmente a una escala tan pequeña, así que usé cable de cobre sólido y solo usé mucha soldadura. También usé colores para organizar mis cables, lo que ayudó mucho. El negro estaba conectado a tierra (como de costumbre) y el rojo era de 3,3 V y las salidas de los interruptores. (Hubiera usado azul o verde o algo así para las salidas del interruptor, pero no tenía ninguno y no estaba dispuesto a comprar algunos solo para este proyecto).

Me gusta poder conectar y desconectar mi microcontrolador de los proyectos en lugar de soldar para poder usarlos de nuevo, así que soldé encabezados de clavija hembra a mi tablero de striptease y luego conecté mi tablero Teensy a ese. El listón se adjuntó a la parte posterior de la caja con espaciadores de PCB. Los LED se pegaron en caliente a un pequeño rectángulo del mismo acrílico de 1/4”que usé en la cara del panel y se unieron a los lados de la caja con espaciadores de PCB. Todas las conexiones eléctricas se soldaron, excepto los encabezados de los pines en el Teensy que se unieron al tablero con los encabezados de los pines hembra-macho.

Lidiar con los espaciadores de PCB: es una pesadilla atornillar esas cosas con solo los dedos, así que encontré un enchufe de buen tamaño para comprarlo y luego lo apreté con los dedos. (Vea las imágenes). Además, no debería haber mucho estrés en estos espaciadores; todo lo que necesitan para soportar es un poco de electrónica. No es necesario ajustarlos mucho. Una tensión suave pero firme debería ser suficiente. Finalmente, será mucho más fácil si perfora un orificio piloto de buen tamaño antes de intentar atornillarlo.

Asegúrese de probar sus conexiones con frecuencia para asegurarse de que la soldadura no se superponga a una tira vecina. Sugerencia: si su multímetro dice que sus tiras están conectadas, pero no puede ver ninguna soldadura conectándolas, ¡ASEGÚRESE DE QUE SUS INTERRUPTORES ESTÁN ABIERTOS, NO CERRADOS! Cometí este error y me costó una media hora muy frustrante.

Un poco de teoría eléctrica: los interruptores no funcionan muy bien como entradas a menos que use una resistencia pullup o una resistencia pulldown. El problema surge del hecho de que cuando el interruptor está abierto, no está conectado a ningún punto de referencia para el microcontrolador, por lo que no sabe si está abierto o cerrado. (De todos modos, esa es la versión simplificada con la que me siento cómodo explicando). Los Teensys (y los Arduino también, hasta donde yo sé) tienen resistencias pullup incorporadas que puedes encender usando

pinmode (pin, INPUT_PULLUP);

en lugar de

pinmode (pin, ENTRADA);

Esto sirve para conectar el pin a un punto de referencia cuando está abierto y a un punto de referencia diferente cuando está cerrado (usé tierra, pero Internet dice que también puedes usar VIN). También utilicé la biblioteca Bounce para eliminar cualquier inconsistencia mecánica en el propio interruptor. Para los LED, dejaré el diseño del circuito en tus manos. Les diré por experiencia que los LED no duran mucho si están sobrecargados, y reemplazarlos es un gran dolor, por lo que vale la pena el tiempo para romper la regla de bucle de Kirchhoff y averiguar los valores de resistencia. Para los 2 LED de 20 mA que tenía, utilicé una resistencia de 6 y un bit-Ohm para reducir el voltaje de 3.3V (hay un pin de 3.3V en mi Teensy) a 3.1 voltios, que está muy bien dentro del 3.0 -3.2V de tolerancia de mis LED.

Algunos consejos de soldadura: si encuentra que su soldadura ha conectado accidentalmente dos tiras, hay algunas cosas que puede probar. Encontré una herramienta Dremel con una broca muy pequeña que funcionaba bien para desprender con precisión pequeños trozos de soldadura rebelde. Sin embargo, si formara accidentalmente una mancha de soldadura alrededor de dos cables en tiras diferentes, una herramienta Dremel tardaría una eternidad. Después de experimentar un poco, descubrí que lo mejor es calentar la soldadura con el soldador y luego pasar algo estrecho como un clip doblado entre los cables para empujar la soldadura hacia ambos lados. Esto funcionó bien para mí e hizo un lío mínimo.

Descargo de responsabilidad de soldadura para personas nuevas: este no es un proyecto de soldadura fácil para un principiante. Había estado soldando durante aproximadamente un año antes de este proyecto y este fue un proyecto difícil para mí (por eso se ve tan desordenado). Soldar no es fácil al principio y requerirá práctica. No soy lo suficientemente bueno para enseñarte a soldar, así que no puedo asumir la responsabilidad de tu plomo fundido / fundente ardiente. Aprender a soldar y hacerlo de manera adecuada / segura es su trabajo. Dicho esto, existen muchos buenos recursos (Internet es algo maravilloso a veces), así que no se desanime de este proyecto si aún no sabe cómo soldar. Práctica, perseverancia y paciencia es todo lo que necesita. Y para los ninjas de soldadura, no dudes en mostrarme.;)

Si le preocupa quedarse sin pines: no lo hará a menos que use muchos botones. El software se quedará sin entradas de botones antes de que la placa Teensy se quede sin pines, incluso si usa un pequeño Teensy 3.2 como yo. Agoté completamente el software usando las 32 entradas de botón y solo usé 3/4 de los pines en mi Teensy.

Paso 5: Breve tangente sobre microcontroladores

El microcontrolador de electrónica de pasatiempo predeterminado suele ser un Arduino de alguna descripción. Son pequeñas cosas fantásticas; sin embargo, la mayoría de los Arduinos no pueden comportarse directamente como un dispositivo USB-HID. Tendría que usar un programa intermediario (como un script de procesamiento) para ser el intermediario y usar un joystick virtual para dar entradas, lo cual es una molestia. Los tableros Teensy, por otro lado, pueden ser un joystick USB-HID normal, que aparece en su computadora de la misma manera que su HOTAS u otros controladores de juegos. Esto no es una cuestión de software; los tableros Teensy en realidad usan chips diferentes.

En el momento de escribir este artículo, hay algunos Arduinos que pueden comportarse como dispositivos USB-HID: Leonardo, Mini y Pro Mini. Si elige seguir esta ruta, consulte esta biblioteca de Github para usarlos como un joystick en lugar del teclado / mouse predeterminado. (Gracias a willem.beel por señalar esto en los comentarios).

Las tablas Teensy oscilan entre $ 15 y aproximadamente $ 35. Puede obtener un Arduino básico por tan solo $ 10, pero probablemente pasará muchas más horas de las que vale la pena crear y depurar un script de procesamiento, un joystick virtual y las interfaces entre cada paso si elige seguir esa ruta. Sin embargo, la biblioteca de Joystick incorporada de Teensy y la biblioteca Github Arduino Leonardo / Mini / Pro Mini solo tienen soporte para entradas de 32 botones, por lo que si desea muchos interruptores, tendrá que seguir la ruta del joystick virtual de todos modos, ya que la única limitación son sus habilidades de codificación y su paciencia.

Paso 6: escribir / depurar el código

Aquí está el archivo Arduino con mi código. Si desea usarlo, tendrá que modificarlo para que se corresponda con el lugar donde se encuentran los interruptores de 2 y 3 posiciones, ya que el suyo probablemente será diferente al mío. Apesto en la programación orientada a objetos en el lenguaje en el que se basan Arduino y Teensy, así que lo codifiqué. No es bonito, pero funciona. También debe cambiar el tipo de USB a "Flight Sim Controls + Joystick" en Herramientas (gracias a primus57 por señalarlo en los comentarios). Siéntase libre de realizar / distribuir trabajos derivados; Soy consciente de que mis habilidades de codificación no son excelentes, por lo que cualquier mejora es bienvenida.

Estoy usando Windows 10, así que para probar mi código, fui al menú Inicio y escribí "joy.cpl" y presioné Enter, luego hice doble clic en Teensy Flight Sim Controls y fui a la pestaña Prueba. (Vea la captura de pantalla). Esto se mostrará siempre que la computadora registre una entrada (muy útil para depurar).

Paso 7: evita mis errores

Si tuviera que hacer esto de nuevo, lo principal que habría hecho de manera diferente es que me hubiera cuidado más de asegurarme de que la caja quedara plana sobre la mesa. (Actualmente no es así y eso es muy molesto). Lo siguiente que lo hubiera hecho mucho más fácil es si hubiera rastreado dónde perforar orificios piloto para los espaciadores de PCB antes de soldar / unir cosas en lugar de después. Además, debería haberme dado cuenta de que podía soldar los cables de los interruptores a la placa de separación en cualquier lugar a lo largo de la tira de cada pin y optar por no soldarlos uno al lado del otro. Nick Lee sugirió en los comentarios usar pegamento, cinta adhesiva o bridas para limpiar el cableado, lo cual es una gran idea.:) Finalmente, habría hecho un trabajo de pintura más cuidadoso en el exterior, ya que la pintura de la caja es más visible de lo que pensaba y usé tornillos más cortos y no biselados para mantener la caja unida.

Algunas cosas que funcionaron bien: las luces internas funcionan de maravilla y tener una a cada lado brinda suficiente iluminación. Además, la biblioteca Bounce hace un excelente trabajo; Nunca recibo entradas falsas, pero todavía siento que mis entradas son instantáneas. Los interruptores son de buen tamaño y proporcionan suficiente resistencia para sentirse "reales" sin ser difícil de cambiar. El cable de calibre 22 parecía tener el tamaño perfecto y, al ser de núcleo sólido, era muy fácil trabajar con él. La pintura en aerosol produjo un aspecto muy profesional y, en general, creo que el producto final se ve muy bien.